- 等效平衡
- 共222题
Ⅰ．体积为5L的恒温、恒容密闭容器甲起始投入2mol N2 3mol H2经过10s达平衡，测得平衡时NH3的物质的量为0.8mol．
Ⅱ．容器乙起始投入a mol N2，b mol H2，维持恒温、恒压到平衡，测得平衡时NH3的物质的量为1.2mol．两平衡温度相同、相同组分的体积分数都相同．
（1）容器甲10s 内用H2表示的平均反应速率v（H2）=______，达平衡时N2的转化率=______．
（2）下列哪些情况表明容器乙已达平衡状态？______
A．容器乙的气体密度不再变化 B．氢元素的质量不再变化
C．氮气的生成速率等于氨气的消耗速率 D．断裂1molN≡N键同时断裂6mol N-H键
（3）达平衡时甲容器的压强______ 乙容器的压强（填“等于”、“大于”或“小于”）．
（4）a=______mol，b=______mol．
（5）达平衡时乙容器的体积为______L．
（6）起始时容器乙是容器甲压强的______倍．
正确答案
解：（1）v（NH3）=
v（H2）=
α（N2）=
故答案为：0.024 mol/（L•s） 20%
（2）A：恒温、恒压下对于反应 N2+3H2=2NH3，气体的物质的量发生变化，容器乙的体积亦随之变化，反应混合物的总质量不变．当容器乙的气体密度不再变化，说明容器乙的体积不再变化，反应到达平衡状态．故A对．
B：氢元素的质量自始至终都不发生变化，不能说明到达平衡状态．故B错．
C：利用速率相等判断是否到达平衡状态，是指同一物质的生成速率与消耗速率相等，氨气的消耗说明氮气生成，方向一致，不能说明到达平衡状态．故C错．
D：反应断裂1mol N≡N键同时要生成6molN-H键，断裂N-H键与生成N-H键的量相等，到达平衡状态．故D对．
故选：A D
（3）根据理想气体状态方程：PV=nRT，得P=
所以本题答案为：相等
（4）I中：N2 +3H2 =2NH3
开始 2mol 3mol 0mol
变化 0.4mol 1.2mol 0.8mol
平衡 1.6mol 1.8mol 0.8mol
平衡时N2体积分数：
平衡时H2体积分数：
平衡时NH3体积分数：1-
II中：容器乙中反应混合物总物质的量为：n总=1.2mol÷
N2 +3H2 ═2NH3
开始 amol bmol 0mol
变化 0.6mol 1.8mol 1.2mol
平衡 （a-0.6）mol （b-1.8）mol 1.2mol
所以：（a-0.6）mol=6.3mol×
（b-1.8）mol=6.3mol×
故答案为：3 4.5
（5）I中平衡时N2浓度：c（N2）=
I中平衡时H2浓度：c（H2）=
I中平衡时NH3浓度：c（NH3）=
该温度下平衡常数kc=
令达平衡时乙容器的体积为VL，则：
故答案为：7.5
（6）令起始时容器甲压强为p，起始时容器乙压强p′，由理想气体状态方程PV=nRT得：
p×5=5RT，p′×7.5=6.3RT．所以p′=0.84p
故答案为：0.84
解析
解：（1）v（NH3）=
v（H2）=
α（N2）=
故答案为：0.024 mol/（L•s） 20%
（2）A：恒温、恒压下对于反应 N2+3H2=2NH3，气体的物质的量发生变化，容器乙的体积亦随之变化，反应混合物的总质量不变．当容器乙的气体密度不再变化，说明容器乙的体积不再变化，反应到达平衡状态．故A对．
B：氢元素的质量自始至终都不发生变化，不能说明到达平衡状态．故B错．
C：利用速率相等判断是否到达平衡状态，是指同一物质的生成速率与消耗速率相等，氨气的消耗说明氮气生成，方向一致，不能说明到达平衡状态．故C错．
D：反应断裂1mol N≡N键同时要生成6molN-H键，断裂N-H键与生成N-H键的量相等，到达平衡状态．故D对．
故选：A D
（3）根据理想气体状态方程：PV=nRT，得P=
所以本题答案为：相等
（4）I中：N2 +3H2 =2NH3
开始 2mol 3mol 0mol
变化 0.4mol 1.2mol 0.8mol
平衡 1.6mol 1.8mol 0.8mol
平衡时N2体积分数：
平衡时H2体积分数：
平衡时NH3体积分数：1-
II中：容器乙中反应混合物总物质的量为：n总=1.2mol÷
N2 +3H2 ═2NH3
开始 amol bmol 0mol
变化 0.6mol 1.8mol 1.2mol
平衡 （a-0.6）mol （b-1.8）mol 1.2mol
所以：（a-0.6）mol=6.3mol×
（b-1.8）mol=6.3mol×
故答案为：3 4.5
（5）I中平衡时N2浓度：c（N2）=
I中平衡时H2浓度：c（H2）=
I中平衡时NH3浓度：c（NH3）=
该温度下平衡常数kc=
令达平衡时乙容器的体积为VL，则：
故答案为：7.5
（6）令起始时容器甲压强为p，起始时容器乙压强p′，由理想气体状态方程PV=nRT得：
p×5=5RT，p′×7.5=6.3RT．所以p′=0.84p
故答案为：0.84
将2.0mol SO2气体和2.0mol SO3气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g），达到平衡时SO3为n mol．在相同温度下，分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质，平衡时SO3等于n mol的是（ ）
正确答案
解析
解：反应2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）两边的计量数不相等，在恒温恒容条件下，改变各物质组成后重新达到平衡时，SO3的物质的量仍然等于n mol，需要满足加入的各物质的物质的量量与最初物质的物质的量量相等即可；2mol三氧化硫转化成反应物相当于2mol二氧化硫、1mol氧气，则2.0mol SO2气体和2.0mol SO3相当于加入了4mol二氧化硫、1mol氧气，按照计量数将各物质转化成二氧化硫、氧气，满足n（SO2）=4mol、n（O2）=1mol即可，
A.1.6 mol SO2+0.3 mol O2+0.4 mol SO3，0.4mol三氧化硫相当于0.4mol二氧化硫、0.2mol氧气，n（SO2）=2mol、n（O2）=0.5mol，不满足n（SO2）=4mol、n（O2）=1mol，两个反应不是等效平衡，故A错误；
B.4.0 mol SO2+2.0 mol O2，不满足n（SO2）=4mol、n（O2）=1mol，两个反应不属于等效平衡，达到平衡时三氧化硫浓度不是nmol，故B错误；
C.2.0 mol SO2+1.0 mol O2+2.0 mol SO3，2mol三氧化硫转化成反应物，相当于2mol二氧化硫、1mol氧气，则n（SO2）=4mol、n（O2）=2mol，不满足n（SO2）=4mol、n（O2）=1mol，所以两个反应不是等效平衡，故C错误；
D.3.0 mol SO2+0.5 mol O2+1.0 mol SO3，1mol三氧化硫相当于1mol二氧化硫、0.5mol氧气，则n（SO2）=4mol、n（O2）=2mol，该反应为原反应互为等效平衡，达到平衡时一定满足n（SO2）=nmol，故D正确；
故选D．
在一个固定体积的密闭容器中，向容器中充入2mol A和1mol B，发生如下反应：2A（g）+B（g）⇌3C（g）+D（s），反应达到平衡时C的浓度为1.2mol/L．
（1）若使容器温度升高，平衡时混合气体中C的质量分数增加，则正反应为______（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）若维持容器体积和温度不变，按下列方法加入起始物质，达到平衡时C的浓度仍为1.2mol/L的是______（用序号填空）
①4mol A+2mol B ②3mol C+1mol D+l mol B
③3mol C+2mol D ④1.6mol A+0.8mol B+0.6mol C
（3）某温度下，向容器中加入3mol C和0.8molD，反应达到平衡时C的浓度仍为1.2mol/L，则容器的容积V应大于______L，小于______L．
（4）如果在一体积为2L的容器中充入4mol A和2mol B，维持条件和原来相同，达到平衡时C的浓度是否仍为1.2mol/L？______（填是，不是或不一定）
正确答案
解：（1）根据质量守恒定律及反应方程式知，该反应反应前后气体的物质的量不变，气体的质量变小，温度升高，平衡时混合气体中C的质量分数增加，说明平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应移动，所以正反应是吸热反应．
故答案为：吸热．
（2）维持容器体积和温度不变，达到平衡时C的浓度仍为1.2mol/L，为等效平衡，且为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足2molA和1molB即可．由2A（g）+B（g）⇌3C（g）+D（S）可知，
①4molA+2molB与初始A、B的物质的量不同，故①错误．
②3molC+lmolD+1molB换算成A、B，A、B物质的量分别为2mol、2mol，与初始A、B的物质的量不同，故②错误．
③3molC+2molD 换算成A、B，A、B物质的量分别为2mol、1mol，D为1mol，D是固体，对平衡无影响，故③正确．
④1.6mol A+0.8mol B+0.6molC换算成A、B，没有D，C不能反应，与初始A、B的物质的量不相同，故④错误．
故选：③．
（3）若C未转化时，C的物质的量为3mol，此时体积最大，所以容器的体积V=
若D完全反应时，平衡时C的物质的量最小，此时体积最小，根据方程式计算反应的C的物质的量：
2A（g）+B（g）
2.4mol 0.8mol
所以C的物质的量最小为3mol-2.4mol=0.6mol，所以容器的体积V=
故答案为：0.5L；2.5L．
（4）该反应反应前后气体的物质的量不变，体积为2L的容器中充入4mol A和2mol B，维持条件和原来相同，则反应到达平衡是与原平衡为等效平衡，各组分的含量相同，反应物的转化率相同，平衡时C的物质的量是原平衡2倍．
若原平衡为1L，则该条件下到达平衡C的浓度为1.2mol/L；
若原平衡的体积不是1L，则该条件下到达平衡C的浓度不是1.2mol/L．
所以平衡时C的浓度不一定是1.2mol/L．
故答案为：不一定．
解析
解：（1）根据质量守恒定律及反应方程式知，该反应反应前后气体的物质的量不变，气体的质量变小，温度升高，平衡时混合气体中C的质量分数增加，说明平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应移动，所以正反应是吸热反应．
故答案为：吸热．
（2）维持容器体积和温度不变，达到平衡时C的浓度仍为1.2mol/L，为等效平衡，且为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边满足2molA和1molB即可．由2A（g）+B（g）⇌3C（g）+D（S）可知，
①4molA+2molB与初始A、B的物质的量不同，故①错误．
②3molC+lmolD+1molB换算成A、B，A、B物质的量分别为2mol、2mol，与初始A、B的物质的量不同，故②错误．
③3molC+2molD 换算成A、B，A、B物质的量分别为2mol、1mol，D为1mol，D是固体，对平衡无影响，故③正确．
④1.6mol A+0.8mol B+0.6molC换算成A、B，没有D，C不能反应，与初始A、B的物质的量不相同，故④错误．
故选：③．
（3）若C未转化时，C的物质的量为3mol，此时体积最大，所以容器的体积V=
若D完全反应时，平衡时C的物质的量最小，此时体积最小，根据方程式计算反应的C的物质的量：
2A（g）+B（g）
2.4mol 0.8mol
所以C的物质的量最小为3mol-2.4mol=0.6mol，所以容器的体积V=
故答案为：0.5L；2.5L．
（4）该反应反应前后气体的物质的量不变，体积为2L的容器中充入4mol A和2mol B，维持条件和原来相同，则反应到达平衡是与原平衡为等效平衡，各组分的含量相同，反应物的转化率相同，平衡时C的物质的量是原平衡2倍．
若原平衡为1L，则该条件下到达平衡C的浓度为1.2mol/L；
若原平衡的体积不是1L，则该条件下到达平衡C的浓度不是1.2mol/L．
所以平衡时C的浓度不一定是1.2mol/L．
故答案为：不一定．
在一个固定体积的密闭容器中，加入4mol A和2mol B发生反应：2A（g）+B（g）⇌3C（g）+D（g）达到平衡时，C的浓度为Wmol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列四种方法改变起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为Wmol/L的是（ ）
正确答案
解析
解：恒温恒容下，不同途径的该可逆反应达到平衡后，C的浓度仍为W mol/L，说明与原平衡为等效平衡，
根据2A（g）+B（g）⇌3C（g）+D（g）
4mol 2mol 6mol 2mol
可知，按化学计量数转化到左边，一定满足：n（A）=4mol，n（B）=2mol，
A.8mol A+4mol B与4molA+2molB与不相等，在温度、体积不变的情况下不是相同平衡状态，故A错误；
B．开始加入2mol A+1mol B4molA+2molB与不相等，在温度、体积不变的情况下不是相同平衡状态，故B错误；
C.6mol C+2mol D+2mol B与相当于4molA、4molB，与4molA、2molB不相等，在温度、体积不变的情况下不是相同平衡状态，故C错误；
D.6molC+2molD相当于4molA+2molB，与4molA+2molB相等，在温度、体积不变的情况下是相同平衡状态，达到平衡后，C的浓度仍为Wmol/L，故D正确；
故选D．
（2012秋•金华期末）已知2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1．在相同温度和体积均为1L的四个密闭容器中，保持温度和容积不变，以四种不同的投料进行反应，平衡时有关数据如下．下列关系正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、若将甲容器扩大为原来的2倍，则达平衡时甲与乙容器的浓度相等，但放出的热量甲是乙的2倍，现将甲容器再恢复为原来的体积，即加压，平衡向正反应方向移动，则放热又增多，故有＞22，故A错误；
B、甲容器起始时反应向正反应方向进行，而丙容器起始时反应向逆反应方向进行，虽然最后是等效平衡，但它们的转化率之和为100%，应该+=196.6，故B错误；
C、丁中的O2可看作是在甲平衡后再充入1 mol O2，则平衡正向移动，放热增多，即有＜，同时有＜，故C错误；
D、根据反应：2SO2+O2=2SO3 △=-196.6 kJ•mol-1
2 196.6
解得=98.3，由选项B解析可知，+=196.6，即98.3+=196.6，故D正确；
故选D．
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